Presentando el Display Matricial

Ya iniciamos el tema de los Displays con el 7segmentos y ahora seguiremos avanzando con el Display Matricial. Básicamente estamos haciendo un recorrido por la historia de cómo ha avanzado la tecnología y al mismo tiempo aprendemos a usar estos componentes que aunque es cierto que son bastante antiguos aun se pueden usar para muchas aplicaciones.

En este artículo vamos a aprender como es la estructura interna de un Display matricial, el principio de funcionamiento, los requisitos para poder mostrar imágenes, el sistema de barrido y circuitos que permiten controlar este tipo de Displays.

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Las luces son algo que siempre capta nuestra atención, además dan las ventajas de poderse ver a distancia y principalmente en la oscuridad cosa que no es posible para avisos basados en pintura o afiches.

Tal como se puede ver en el pasado e incluso en la actualidad, hemos sido creativos al crear mensajes iluminados. Para hacerlo se podría decir que existen dos formas:

• Mensajes fijos:
  Cuando iluminamos el mensaje y no existen variaciones o modificaciones en él a través del tiempo, el mensaje mostrado siempre será el mismo.

Esto puede hacerse sin mas creando el letrero y agregando luces a él en la posición física correspondiente para que al encender las luces, la disposición de las mismas pueda mostrar el mensaje, es útil para resaltar nombres de negocios, o lugares donde hay cosas que difícilmente cambien en el tiempo.

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Se pueden hacer intermitentes para que llamen la atención pero por ser intermitentes no dejan de ser mensajes fijos ya que el contenido iluminado no varía.

• Mensajes dinámicos:

Son aquellos en los que la iluminación es modificada para crear distintos mensajes en un mismo panel. Son convenientes para publicidad y difundir distintos tipos de informaciones en general. Los monitores de nuestros PCs son un buen ejemplo de estos.

Aquí podemos preguntarnos: ¿El Display 7 Segmentos es una forma de emitir mensajes iluminados fijos o dinámicos?

Particularmente pienso que está en el medio porque puede mostrar distintos mensajes en el tiempo pero a la vez está limitado a mostrar solo números y tal vez algunos pocos caracteres alfabéticos. Se podría expandir esta limitación agrupando varios Displays pero no dejará de ser limitado.

Ahora pensemos en una forma de colocar luces de tal forma que se pueda formar cualquier caracter con ellas, cualquier imágen e incluso poder darle movimiento a las imágenes.

Bueno, no lo pensemos mucho ya los ingenieros del pasado nos ahorraron el trabajo, tomar leds y colocoarlos en forma de matriz, Estos Leds serviran como pixeles en un cuadro y si iluminamos los correctos podremos reflejar lo que queramos.

Estructura interna de un Display Matricial 8x8 creada en livewire a base de leds y en la parte inferior derecha podemos ver un Display en su representación como componente único. Fuente: @electronico

Si tenemos una matríz led de 8x8 significa que son 8 Filas y 8 columnas brindando un total de 64 Leds, lo que se podría traducir en una pantalla de 64 pixeles.

Cómo seguimos usando leds existen dos posibles configuraciones a saber ánodo común o cátodo común. Expicaré Cátodo común ya que el principio de operación es similar con solo pequeños cambios.

Cada led en una fila está unido entre sí por el cátodo y cada led dentro de una columna está unido entre sí por el ánodo. Las conexiones a VCC para las columnas es controlada por un conmutador al igual que las conexiones a tierra de las filas está controlada por conmutadores.

Si cierro el conmutador de la columna 1 conectará toda la columna 1 a VCC pero ningún LED encenderá, se necesita que algunas de las filas se conmute a tierra y según la combinación Fila columna se encenderá el led. Entonces será bajo coordenadas (F,C). Para un ejemplo supongamos que queremos encender el led (F3,C5) se deben conmutar los interruptores relacionados.

Como livewire no tiene disponible una matriz 8x8 he usado la 7x5 disponible para propósitos ilustrativos, la unica diferencia es que no se podran mostrar los leds cuando se encienda la columna 8 y/o filas 6,7, y 8. Pero Veamos el encendido del LED (F3,C5).

Ejemplo de como encender un led dentro de la matriz. Fuente: @electronico

Encender un solo led resulta bastante práctico y se puede hacer sin errores usando las coordenadas Fila,Columna. Pero si queremos encender una n cantidad de leds donde n es menor al máximo disponible, tendrémos problemas para hacerlo y será imposible.

Esto es así porque si conmuto la columna 5 todos los LEDs asociados a esa columna serán energizados. Es cierto que cuando conmute la fila 3 se encenderá solo el LED de la fila 3 asociado a la fila 5 pero si deseo encender un led con una coordenada distinta tanto en filas como en columnas ejemplo F2,C3 como C5 también está activo se encenderán de forma no deseada los LEDs F2,C5 y F3,C3

Intentando iluminar dos LEds dentro de la matriz que tengan distinta fila y columna, se iluminan otros LEDs no deseados. Fuente: @electronico

Para intentar comprender por qué esto ocurre vamos a crear una tabla matríz con los datos bajo los cuales se enciende cada led en cada posición dada.
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	C1	C2	C3	C4	C5	C6	C7	C8
F1	F1,C1	F1,C2	F1,C3	F1,C4	F1,C5	F1,C6	F1,C7	F1,C8
F2	F2,C1	F2,C2	F2,C3	F2,C4	F2,C5	F2,C6	F2,C7	F2,C8
F3	F3,C1	F3,C2	F3,C3	F3,C4	F3,C5	F3,C6	F3,C7	F3,C8
F4	F4,C1	F4,C2	F4,C3	F4,C4	F4,C5	F4,C6	F4,C7	F4,C8
F5	F5,C1	F5,C2	F5,C3	F5,C4	F5,C5	F5,C6	F5,C7	F5,C8
F6	F6,C1	F6,C2	F6,C3	F6,C4	F6,C5	F6,C6	F6,C7	F6,C8
F7	F7,C1	F7,C2	F7,C3	F7,C4	F7,C5	F7,C6	F7,C7	F7,C8
F8	F8,C1	F8,C2	F8,C3	F8,C4	F8,C5	F8,C6	F8,C7	F8,C8

Tabla de coordenadas de la matriz 8x8. Fuente: @electronico

Podemos notar que cuando una columna es activada todos los leds asociadas a ella reciben el permisivo para ser activados cuando sus filas respectivas los habiliten, de esa forma aunque desee luego encender un led de una segunda columna en otra fila también se encenderá el de la primera porque había sido habilitado previamente.

Ese detalle nos lleva a la siguiente pregunta.

¿Cómo es posible mostrar imagenes?

Ya vimos que no existe problema si intentamos encender un solo LED. Entonces podemos encender una imágen encendiendo los leds de 1 en 1 en forma secuencial y nunca activando más de uno a la vez a menos que estén en la misma fila/columna los que se desean activar.

La velocidad con que ocurre la secuencia debe ser capaz de engañar al ojo humano a tal punto que podrá ver todos los leds correspondientes encendidos a la vez sin notar el parpadeo. Esto es lo que se conoce como "sistema de barrido".

El barrido puede ser vertical si activamos por fila por fila en orden descendente o ascendente, he creado una simulación y la he grabadon en gif iniciando con un barrido vertical descendente de lento a rápido para que se note lo que ocurre en camara lenta y luego como después de cierta velocidad de barrido el ojo humano no detecta los parpadeos.

Barrido vertical en un display matricial 8x8 variando las velocidades de barrido para que se pueda detectar. Fuente: @electronico (derechos reservados)

El barrido horizontal se logra encendiendo columna por columna y puede ser de derecha a izquierda o de izquierda a derecha también produje una simulación para ustedes 😎.

Barrido horizontal en un display matricial 8x8 variando las velocidades de barrido para que se pueda detectar. Fuente: @electronico

De esta forma concluimos este articulo cuyo propósito es que podamos familiarizarnos con el Display matricial. Espero que esta información pueda serte de utilidad. Quedo atento a los comentarios para dudas, consejos y opiniones.